トロイダル核融合プラズマにおける信頼性あるプラズマ着火の物理過程に関する研究

环形聚变等离子体可靠等离子体点火物理过程研究

• 批准号: 14J03037
• 负责人: 羽田 和慶
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J03037/
• 关键词: プラズマ着火; ヘリオトロンJ; 中性粒子入射(NBI); シードプラズマ; 0次元モデル; 中性粒子入射（ＮＢＩ）

近年、ヘリカル型プラズマ実験装置において、運転領域の拡大を目指し中性粒子入射（NBI）加熱を用いたプラズマ着火が注目を集めている。京都大学のヘリカル装置ヘリオトロンJでは、従来の70GHz第2次高調波X-mode ECRHを用いた場合はトロイダル磁場が1.25Tに制限されてしまう。しかし、NBI加熱を用いたプラズマ着火では、0.63-1.25Tまでの運転領域の拡大が確認されている。ヘリオトロンJでは、NBIのプラズマとの接続長が短いため、あらかじめ2.45GHzマイクロ波によりシードプラズマを生成し、そこにNBを入射しプラズマ着火を行う。本研究では、ヘリカル装置においてNBI加熱による信頼性あるプラズマ着火の条件・物理過程を求めることを目的としている。第2年度目の研究では、昨年度行えなかった、NBIパワーに対するプラズマ着火の依存性を調べるためプラズマ着火実験を行った。NBIパワーをおよそ400 kWから100 kW程度まで減少させたところ、NBIパワーがおよそ200 kWでプラズマが着火しなくなり、NBIパワーにしきい値が観測された。本年度は、解析対象の粒子を原子から分子に拡張し、中性粒子遮蔽を取り入れた。数値解析結果と実験との比較を行った。実験より得られたプラズマの電子密度、蓄積エネルギー及びOVの発光強度の時間発展を再現するように粒子及びエネルギー閉じ込め時間を設定した。このパラメータを用いて、プラズマ着火のNBIパワーに対する依存性などの実験結果を数値解析により再現した。本モデルにより、NBIプラズマ着火には、(1)高速水素イオンの生成、(2)高速水素イオンによる電子の加熱、(3)電子による追加のガスパフの電離・解離の3要素が重要で、これらの正のフィードバックがプラズマ着火の支配的な物理機構であることが判明した。

In recent years, the use of high-quality equipment, transport field of large eyes refers to neutral particle incidence (NBI) heating Kyoto University's high-frequency equipment has a limit of 1.25 T for the second high-frequency X-mode ECRH at 70GHz. NBI heating can be used to determine the temperature of the heat source, 0.63-1.25T. NBI's connection length is short, and NBI's connection length is short. This study is about the reliability of NBI heating and its physical process. The second year of the study, NBI, the first year of the study. The NBI has a range of 400 kW to 100 kW, and the NBI has a range of 200 kW to 200 kW. This year, the analysis of particles from the atom to the molecule, neutral particles into the shield The results of numerical analysis are compared. The electron density, accumulation time, and emission time of the light source are set. The NBI of the fire is dependent on the numerical analysis of the results. The three elements of this paper are: (1) the generation of high-speed water element;(2) the heating of high-speed water element;(3) the ionization and dissociation of electrons; and (4) the physical mechanism governing the ignition.

项目成果

Model Analysis of NBI Plasma Start-Up with assistance of 2.45 GHz Microwaves in Heliotron J

Heliotron J 中 2.45 GHz 微波辅助下的 NBI 等离子体启动模型分析

• 发表时间: 2015
• 作者: Jonas Wietek;J. Simon Wiegert;Nona Adeishvili;Franziska Schneider;Hiroshi Watanabe;Satoshi P. Tsunoda;Arend Vogt;Marcus Elstner;Thomas G. Oertner;Peter Hegemann;羽田和慶
• 通讯作者: 羽田和慶

0-D Simulation of NBI Plasma Start-Up with assistance of 2.45 GHz Microwaves in Heliotron J

在 Heliotron J 中的 2.45 GHz 微波的帮助下进行 NBI 等离子体启动的 0 维模拟

• 发表时间: 2015
• 作者: Hiroshi C Watanabe;Tomas Kubar;Marcus Elstner;羽田和慶;渡邉宙志;Kazuyoshi Hada;Hiroshi Watanabe;Kazuyoshi Hada
• 通讯作者: Kazuyoshi Hada

Theoretical Study on Plasma Start-up Assisted by口ECH in Superconducting Tokamaks

超导托卡马克口ECH辅助等离子体启动理论研究

• 发表时间: 2014
• 作者: Hiroshi C Watanabe;Tomas Kubar;Marcus Elstner;羽田和慶;渡邉宙志;Kazuyoshi Hada;Hiroshi Watanabe;Kazuyoshi Hada;渡邉宙志;Kazuyoshi Hada;Hiroshi Watanabe;渡辺宙志;Kazuyoshi Hada
• 通讯作者: Kazuyoshi Hada

One-Dimensional Analysis of ECRH-Assisted Plasma Start-Up in JT-60SA

• DOI: 10.13182/fst14-811
• 发表时间: 2015-05
• 期刊: Fusion Science and Technology
• 影响因子: 0.9
• 作者: K. Hada;K. Nagasaki;K. Masuda;S. Kobayashi;S. Ide;A. Isayama;K. Kajiwara

Model Analysis on NBI Plasma Start-Up in Heliotron J

Heliotron J 中 NBI 等离子体启动模型分析

• 发表时间: 2016
• 作者: Misa Banno;Hiroshi C. Watanabe;Tadaomi Furuta;Minoru Sakurai;羽田和慶
• 通讯作者: 羽田和慶